Polysaccharide

Ottobre 6, 2021admin

Table of Contents

Reviewed by: Todd Smith, PhD

Polysaccharide Definition

noun
plural: polysaccharides
pol·y·sac·cha·ride, ˌpɒlɪˈsækəɹaɪd
Any from the group of polymeric carbohydrates formed by long chains of repeating units linked together by glycosidic bonds

Terminology

The term polysaccharide etymologically means multi saccharides. A saccharide refers to the unit structure of carbohydrates. Thus, a polysaccharide is a carbohydrate comprised of many saccharides, i.e. more than ten (mono)saccharide units.

Overview

Carbohydrates are organic compounds comprised of carbon, hydrogen, and oxygen, usually in the ratio of 1:2:1. They are one of the major classes of biomolecules. They are an important source of energy. They also serve as structural components. Come nutrienti, possono essere classificati in due gruppi principali: carboidrati semplici e carboidrati complessi. I carboidrati semplici, a volte chiamati semplicemente zucchero, sono quelli che vengono digeriti facilmente e servono come fonte rapida di energia. I carboidrati complessi (come la cellulosa, l’amido, la chitina e il glicogeno) sono quelli che hanno bisogno di più tempo per essere digeriti e metabolizzati. Spesso sono ricchi di fibre e, a differenza dei carboidrati semplici, hanno meno probabilità di causare picchi nei livelli di zucchero nel sangue.

Caratteristiche dei polisaccaridi

I polisaccaridi sono caratterizzati dalle seguenti proprietà chimiche: (1) non hanno un sapore dolce, (2) molti dei quali sono insolubili in acqua, (3) non formano cristalli quando vengono essiccati, (4) sono compatti e non osmoticamente attivi all’interno delle cellule, (5) possono essere estratti per formare polvere bianca, e (6) formula chimica generale di Cx(H2O)y.

I polisaccaridi sono composti da idrogeno, carbonio e ossigeno, proprio come le altre forme di carboidrati. Il rapporto tra atomi di idrogeno e atomi di ossigeno è spesso 2:1, motivo per cui sono anche descritti come idrati di carbonio. La formula chimica generale dei polisaccaridi è (C6H10O5)n. A causa della presenza di carbonio e di legami covalenti C-C e C-H, sono considerati come composti organici simili agli altri carboidrati.

I polisaccaridi differiscono dagli oligosaccaridi e dai disaccaridi in base a quante unità di monosaccaridi sono presenti. I disaccaridi sono composti da soli due monosaccaridi. Gli oligosaccaridi hanno più di due monosaccaridi. Il termine oligosaccaride è comunemente usato per descrivere catene relativamente più corte dei polisaccaridi. I polisaccaridi sono un tipo di macromolecola biologica composta da più unità di monosaccaridi.

Ci sono diverse forme di polisaccaridi. La loro struttura varia da una semplice lineare alle forme più complesse e altamente ramificate. Molti di loro sono eterogenei. A seconda della loro composizione, possono essere amorfi o insolubili in acqua.

Sintesi di disidratazione

Il processo chimico di unire le unità di monosaccaridi è chiamato sintesi di disidratazione, poiché provoca il rilascio di acqua come sottoprodotto. Un modo di sintetizzare un polisaccaride è attraverso una reazione di condensazione in quanto comporta l’unione di subunità per formare un composto piuttosto condensato con il concomitante rilascio o perdita di acqua.

Idrolisi

L’idrolisi è il processo di conversione del polisaccaride in semplici componenti monosaccaridi. Mentre la reazione di condensazione comporta l’eliminazione dell’acqua, l’idrolisi utilizza la molecola d’acqua. Il processo di conversione dei polisaccaridi in monosaccaridi, in particolare, è chiamato saccarificazione.
Negli esseri umani, i carboidrati (oltre ai monosaccaridi) vengono digeriti attraverso una serie di reazioni enzimatiche. Questi enzimi sono l’amilasi salivare, l’amilasi pancreatica e la maltasi. L’amilasi salivare agisce sull’amido e lo scompone in maltosio. Il prossimo sito di digestione dei carboidrati sarà l’intestino tenue. Lo stomaco non è coinvolto nella digestione dei carboidrati perché il succo gastrico inibisce l’attività dell’amilasi salivare. Così, la fase successiva della digestione dei carboidrati sarà l’intestino tenue.
Quando i carboidrati parzialmente digeriti raggiungono l’intestino tenue, il pancreas secerne succhi pancreatici che includono l’amilasi pancreatica. Questo enzima agisce sui carboidrati parzialmente digeriti scomponendoli in zuccheri semplici. Il bordo a spazzola dell’intestino tenue rilascia enzimi digestivi come l’isomaltasi, la maltasi, la sucrasi e la lattasi. L’isomaltasi digerisce i polisaccaridi ai legami alfa 1-6, e converte la destrina alfa-limite in maltosio. La maltasi scinde il maltosio (un disaccaride) in due unità di glucosio. La sucrasi e la lattasi digeriscono il saccarosio e il lattosio, rispettivamente, in costituenti monosaccaridi. Le cellule epiteliali al confine a spazzola dell’intestino tenue assorbono i monosaccaridi. Il glucosio e il galattosio sono presi all’interno della cellula intestinale (enterocita) attraverso un trasporto attivo che utilizza i trasportatori di glucosio (GluT). Anche il fruttosio viene assunto tramite GluT, ma il modo di trasporto non è ancora chiaro (se sia per trasporto attivo o passivo). Gli enterociti rilasciano i monosaccaridi nei capillari attraverso il trasporto passivo (in particolare, per diffusione facilitata). Gli zuccheri semplici sono poi trasportati alle cellule di altri tessuti, specialmente al fegato, dal flusso sanguigno. Il glucosio nel sangue può essere utilizzato dal corpo per produrre ATP. Altrimenti, viene trasportato al fegato, insieme al galattosio e al fruttosio (che sono in gran parte convertiti in glucosio), per essere immagazzinato come glicogeno.
I carboidrati rimanenti non assorbiti dall’intestino tenue entrano nell’intestino crasso. La flora intestinale del colon li metabolizza in modo anaerobico (per esempio, fermentazione). Questo porta alla produzione di gas (per esempio idrogeno, CO2 e metano) e acidi grassi, come acetato e butirrato, che vengono immediatamente metabolizzati dal corpo. I gas, a loro volta, vengono espulsi attraverso la respirazione, l’eruttazione (rutto) o la flatulenza.

Glicogenesi

La glicogenesi è il processo metabolico di produzione di glicogeno dal glucosio per lo stoccaggio. Il processo avviene principalmente nel fegato e nelle cellule muscolari in risposta ad un alto livello di glucosio nel sangue. I polimeri corti di glucosio, specialmente il glucosio esogeno, sono convertiti in polimeri lunghi da immagazzinare all’interno delle cellule. Quando il corpo richiede energia metabolica, il glicogeno viene scomposto in subunità di glucosio attraverso il processo di glicogenolisi. Quindi, la glicogenesi è il processo opposto alla glicogenolisi.

Glicogenolisi

La glicogenolisi è il processo di scomposizione del glicogeno immagazzinato nel fegato in modo che il glucosio possa essere prodotto per essere utilizzato nel metabolismo energetico. Il glicogeno immagazzinato nelle cellule del fegato viene scomposto in precursori del glucosio. Una singola molecola di glucosio viene tagliata dal glicogeno e viene convertita in glucosio 1-fosfato, che a sua volta, viene trasformato in glucosio 6-fosfato che può entrare nella glicolisi.

Glicosilazione

Similmente agli oligosaccaridi, alcuni polisaccaridi possono servire come glicani in alcuni glicoconiugati. Tuttavia, gli oligosaccaridi sono più spesso il componente carboidrato rispetto ai polisaccaridi. La glicosilazione è il processo per cui un glicano viene unito enzimaticamente a una proteina, un lipide o un’altra molecola organica. I processi di glicosilazione variano a seconda del tipo di glicosilazione. Per esempio, la glicosilazione N-linked è quando il glicano è attaccato a un atomo di azoto dell’asparagina o del residuo di arginina di una proteina. Al contrario, la glicosilazione O-linked è un processo in cui i glicani O-linked sono attaccati all’ossigeno idrossile delle catene laterali di serina, treonina, tirosina, idrossilisina o idrossiprolina di una proteina. Può anche essere il processo in cui i glicani O-linked si attaccano all’ossigeno dei lipidi. Esistono altre forme di glicosilazione, come C-linked (cioè il glicano attaccato al carbonio), P-linked (cioè il glicano al fosforo) e S-linked (il glicano allo zolfo).

Classificazione dei polisaccaridi

I polisaccaridi possono essere omopolisaccaridi o eteropolisaccaridi a seconda dei loro componenti monosaccaridi. Un omopolisaccaride (chiamato anche omoglicano) è composto da un solo tipo di monosaccaride, mentre un eteropolisaccaride (chiamato anche eteroglicano) è composto da diversi tipi di monosaccaridi.
In base alla loro funzione, i polisaccaridi possono essere classificati come polisaccaridi di stoccaggio o strutturali. I polisaccaridi di stoccaggio sono quelli che sono usati per lo stoccaggio. Per esempio, le piante immagazzinano il glucosio sotto forma di amido. Gli animali immagazzinano zuccheri semplici sotto forma di glicogeno. I polisaccaridi strutturali sono carboidrati che hanno un ruolo strutturale. Le piante hanno la cellulosa, che è un polimero di unità ripetute di glucosio unite da legami beta. Alcuni animali producono chitina che serve come componente strutturale, per esempio, dell’esoscheletro.

Esempi di polisaccaridi

Esempi comuni di polisaccaridi sono cellulosa, amido, glicogeno e chitina. La cellulosa è un polisaccaride che consiste in una catena lineare di unità di D-glucosio legate da β (1→4): (L’amido è un carboidrato polisaccaride (C6H10O5)n costituito da un gran numero di unità di monosaccaridi di glucosio unite tra loro da legami glicosidici che si trovano soprattutto nei semi, nei bulbi e nei tuberi. Il glicogeno è un polimero ramificato di glucosio che viene prodotto principalmente nel fegato e nelle cellule muscolari, e funziona come immagazzinamento secondario di energia a lungo termine nelle cellule animali. La chitina è un polimero di polisaccaridi contenenti azoto (C8H13O5N)n che rende un rivestimento duro e protettivo o un supporto strutturale in alcuni organismi. Costituisce le pareti cellulari dei funghi e l’esoscheletro degli insetti. Altri esempi di disaccaridi sono callosio, crisolaminarina, xilano, mannano, fucoidano, galattomannano, arabinoxilano.

Importanza biologica

I polisaccaridi, proprio come gli altri carboidrati, sono una fonte importante di energia, e quindi sono uno dei principali componenti della dieta. Gli animali li consumano per ottenere monosaccaridi che possono utilizzare per sintetizzare l’ATP. Gli ATP sono energia chimica sintetizzata biologicamente attraverso le respirazioni aerobiche e anaerobiche. Il glucosio è la forma più comune di monosaccaride che la cellula utilizza per sintetizzare ATP attraverso la fosforilazione a livello di substrato (glicolisi) e/o la fosforilazione ossidativa (che coinvolge reazioni redox e chemiosmosi). E una delle fonti di glucosio è una dieta contenente carboidrati. Troppi carboidrati nella dieta però potrebbero portare a problemi di salute. Un livello di zucchero nel sangue costantemente alto potrebbe alla fine portare al diabete mellito. L’intestino dovrebbe anche fare uno sforzo maggiore per digerirli. Troppo fruttosio, per esempio, potrebbe portare a un malassorbimento nell’intestino tenue. Quando questo accade, il fruttosio non assorbito e trasportato nell’intestino crasso potrebbe essere utilizzato nella fermentazione dalla flora colonica. Questo potrebbe portare a dolori gastrointestinali, diarrea, flatulenza o gonfiore.
Le piante conservano il glucosio in eccesso sotto forma di amido. Thus, there are plants that are harvested to use the starch for food preparation and industrial purposes. Animals store carbohydrates in the form of glycogen so that when the body demands for more glucose, glucose can be taken from this reserve through the process, glycogenolysis. Polysaccharides are also essential in living organisms as they serve as structural component of biological structures, such as cellulose and chitin. Plant cellulose is harvested for its multifarious uses in the industry.

Etymology

Ancient Greek πολύς (polús, meaning “many) + saccharide

Synonyms

polysaccharose
polysaccharid

Related Terms

C polysaccharide

Compare

monosaccharide
oligosaccharide